汽车用某挤压型材焊合质量研究

以汽车某零件为研究对象,针对其初始挤压工艺方案产生焊缝焊合不良问题,采用数值模拟的方法,对其挤压过程进行了模拟,得到了挤压型材焊合不良焊合面的静水压力及材料流动应力分布规律。为提高挤压型材焊缝的焊合质量,采用K*参数对焊合质量进行定量表征,研究了不同模具结构和挤压工艺下焊合面焊合质量的变化情况。研究结果表明,K*值随焊合室高度的增加和分流比的增加而逐渐上升,随着坯料温度的升高、挤压速度的下降、坯料直径的增加而逐渐提高。根据模拟规律,对型材挤压工艺进行改进,改进后,纵向焊缝的焊合质量得到有效改善,与模拟结果吻合。     

基于数值模拟的挤压参数对AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压焊合压力的影响规律研究

提出了一种镁合金管材转角焊合室分流挤压新工艺,该工艺可在有效延长焊合室长度和焊合时间前提下保证舌针刚度,从而保证管材尺寸精度,并且可通过转角剪切变形机制增加预焊合金属变形量和动态再结晶程度,从而有利于提高管材性能和焊缝焊合性能。利用有限元法揭示了转角焊合室分流挤压成形过程中金属的流动特征,应变分布特征和焊合室内的静水压力分布特征。结果表明,整个挤压过程无金属折叠,从而保证管材的表面质量;流经转角后预焊合金属变形量明显增加,有利于提高管材质量和焊缝质量。最后,研究揭示了坯料初始温度,挤压速度和模具转角对焊合室内静水压力的影响规律。结果表明,随着挤压速度的增加和模具转角的增大,转角焊合室内静水压力增大;随着坯料预热温度的增加,转角焊合室内静水压力呈先增大后减小的趋势。     

基于数值模拟的挤压参数对AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压焊合压力的影响规律研究（英文）

提出了一种镁合金管材转角焊合室分流挤压新工艺,该工艺可在有效延长焊合室长度和焊合时间前提下保证舌针刚度,从而保证管材尺寸精度,并且可通过转角剪切变形机制增加预焊合金属变形量和动态再结晶程度,从而有利于提高管材性能和焊缝焊合性能。利用有限元法揭示了转角焊合室分流挤压成形过程中金属的流动特征,应变分布特征和焊合室内的静水压力分布特征。结果表明,整个挤压过程无金属折叠,从而保证管材的表面质量;流经转角后预焊合金属变形量明显增加,有利于提高管材质量和焊缝质量。最后,研究揭示了坯料初始温度,挤压速度和模具转角对焊合室内静水压力的影响规律。结果表明,随着挤压速度的增加和模具转角的增大,转角焊合室内静水压力增大;随着坯料预热温度的增加,转角焊合室内静水压力呈先增大后减小的趋势。     

铝合金空心型材分流模挤压成形全过程温度场的数值模拟

采用焊合区网格重构技术,解决包括分流与焊合过程的空心型材分流模挤压成形全过程温度场模拟问题,以一种典型大断面铝合金空心型材分流模挤压成形为实例,分析挤压速度和坯料温度对模孔出口处型材最高温度及型材横断面温度分布的影响,提出合理的坯料温度和挤压速度范围。结果表明：挤压速度对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而坯料温度的影响较小：当挤压速度由0.6 mm/s增大到3.0 mm/s,坯料温度为500℃时,模孔出口处型材横断面上最高与最低温度的差值(最大温差)由28℃增大到60℃;而当挤压速度一定,坯料温度在480~520℃变化时,型材横断面上最大温差的变化不超过3℃。6005A型材的合理挤压条件：坯料温度520℃时,挤压速度范围为0.63~0.93 mm/s;坯料温度500℃时,挤压速度范围为0.87~1.14 mm/s;坯料温度480℃时,挤压速度范围为1.10~1.34 mm/s。     

挤压速度对双坯料连续挤压6063铝合金焊合性能的影响

在双坯料连续挤压过程中,由于两根坯料汇合而形成挤压焊缝.通过显微组织观察、拉伸试验、扫描电镜研究挤压轮转速对6063铝合金焊缝显微组织形貌和性能的影响,并通过有限元仿真分析焊合参数.结果表明,在连续挤压过程中,坯料外表面的氧化物对金属焊合有显著影响,随着挤压速度的增加,等效应变速率明显增加,造成焊合面上的氧化物的破碎程...     

微通道扁管挤压成形模拟及焊合质量的预测

采用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对微通道扁管的挤压成形进行数值模拟,得到两种分流模具挤压微通道扁管时焊合面上静水应力、等效应力和金属速度的分布以及变化规律。利用Donati提出的K参数法对两种模具的焊合面焊合质量进行预测对比,得到平面模和球面模的焊合面焊合质量指标Kad值分别为154.7和196.0,表明球面模挤压得到的扁管焊合质量优于平面模。通过实验测量两种模具挤压得到扁管的爆破压力分别为18.5MPa和26.0MPa,表明球面模挤压扁管的承压能力高于平面模,并进一步验证了预测结果。     

通道宽度比对侧向挤压坯料变形的影响

采用刚塑性有限元研究了不同通道宽度比侧向挤压时材料的变形分布、载荷及速度场。结果表明,随通道宽度比的增加,等效应变较大的区域逐渐由坯料的上部转到下部。宽度比为2时,通道拐角外侧坯料存在少量变形死区,使坯料下部变形严重。随通道宽度比的降低,坯料中变形较均匀的区域减小,拐角处间隙增大。当宽度比为0.67时,坯料产生明显畸变。挤压过程中的最大载荷随通道宽度比增加而增加。     

T2纯铜扭转挤压成形的数值模拟与实验研究

在常温下对T2纯铜坯料进行了扭转挤压成形,运用Deform-3D有限元软件进行了扭转挤压的建模,并对成形过程进行了模拟。分析了不同扭转速度对挤压制品的等效应变和温度的影响。进行了扭转挤压试验,将试验结果和仿真数值进行了对比。结果表明,挤压速度一定(2 mm/s)时,扭转速度对坯料的变形量和挤压温度影响很大;随着扭转速度的增加,坯料的最大应变量变大,晶粒变细。当扭转速度超过2 rad/s和坯料的最大温度大于200℃时,本来细化的晶粒又会再结晶长大。在进行等速挤压且温度没有超过200℃时,可以较大程度地增大扭转速度以细化晶粒。     

基于变形均匀性的AZ31镁合金ECAP多道次成形工艺研究

以AZ31镁合金为研究对象,利用刚塑性有限元法,研究ECAP变形工艺条件对变形均匀性的影响。模拟得到的试样主要变形区的平均等效应变值与理论等效应变值吻合度高。结果表明:变形均匀性改善主要集中在前4道次,而后4道次变化不大;过高或低的坯料温度均不利于应变的均匀分布;适当的摩擦系数和较低的挤压速度能促进试样均匀变形。结合正交实验,得出控制变形均匀性的最优方案是:模具温度240℃,坯料温度270℃,摩擦系数0.3,挤压速度3mm.s-1。     

基于变形均匀性的AZ31镁合金ECAP多道次成形工艺研究

以AZ31镁合金为研究对象,利用刚塑性有限元法,研究ECAP变形工艺条件对变形均匀性的影响.模拟得到的试样主要变形区的平均等效应变值与理论等效应变值吻合度高.结果表明:变形均匀性改善主要集中在前4道次,而后4道次变化不大;过高或低的坯料温度均不利于应变的均匀分布;适当的摩擦系数和较低的挤压速度能促进试样均匀变形.结合正交实验,得出控制变形均匀性的最优方案是:模具温度240℃,坯料温度270℃,摩擦系数0.3,挤压速度3mm· s-1.     

模桥结构对铝型材分流挤压纵向焊缝焊合性能的影响

基于刚粘塑性理论,采用Deform-3D有限元软件,对铝型材分流挤压的焊合过程进行了数值模拟.分析了不同分流模模桥结构下焊合面上接触压力、流变应力和速度场的分布及其变化.模拟分析表明,随着模桥下端尺寸d的减小,焊合区域有效焊合路径L增长,静水压力升高,等效应力降低;利用Donati提出的K参数法来判断模桥结构对焊合质量的影响,表明,模桥下端尺寸d越小,分流的金属焊合效果越好.     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料挤压过程数值模拟

对不同挤压工艺下Mg2B2O5w/AZ63B棒材的热挤压过程进行了有限元模拟,分析了热挤压过程中挤压温度(250、300、350℃)、挤压速度(1、4mm/s)和挤压比(6.25、14.00、20.25)对Mg2B2O5w/AZ63B复合材料挤压过程中等效应力的影响。模拟结果表明,温度对等效应力的影响最为显著,当挤压温度由250℃升至350℃时,合金的最大等效应力由185MPa降低到138MPa;当温度与挤压比恒定时,挤压速度从1mm/s增大到4mm/s时,最大等效应力值从184MPa降低到167 MPa;随着挤压比的增大,坯料在挤压筒内的等效应力逐渐增大,挤压坯料在挤压模具锥角处受到强烈的挤压变形和剪切变形,晶粒得到细化,使得等效应力的分布更加均匀。     

2A12铝合金杯形件“山”字型腔反挤压成形损伤研究

基于Deform有限元分析软件,选择CokcroftLatham韧性断裂准则,研究了成形温度400℃时不同挤压速度(0.5、1、2mm/s)、不同摩擦系数(0.1、0.15、0.2)与不同模具形状(半圆形通道、单锥形通道、双锥形通道)下2A12铝合金杯状件环形通道挤压工件的成形损伤规律。并且以单锥形通道为例,研究了坯料高径比对挤压工件成形损伤的影响。结果表明:挤压工件最大成形损伤值随着挤压速度的增大而减小,随着摩擦系数的增大而增大;当挤压速度、摩擦系数相同时,半圆形通道模具挤压的工件损伤值较大、双锥形通道模具损伤值较小。     

基于有限元连杆衬套温挤压损伤仿真分析

在连杆衬套强力旋压生产工艺中,需"温挤制坯"对坯料进行先期处理,温挤后材料的损伤直接影响旋压的效果。应用Deform软件对衬套坯料的温挤压进行有限元模拟,随机选取5个节点,得到节点的损伤值随摩擦系数、挤压速度和坯料预热温度的变化规律,并由此得到温挤压后坯料的损伤随参数的变化为:坯料材料的损伤值随摩擦系数的增大而增大,随挤压速度的增大而增大,随坯料预热温度的增大反而减小。设计正交模拟试验,对试验结果进行方差分析得到摩擦系数对坯料损伤的影响最为显著,且当摩擦系数为0.1,挤压速度为1 mm·s-1,预热温度为650℃时,温挤压后坯料的最大损伤值最优,即坯料的损伤最小。     

焊合角和焊合室深度对复杂悬臂空心铝型材挤压成形质量的影响

应用Hyper Xtrude有限元分析软件,考察了带长悬臂结构空心截面铝型材挤压时的焊合角α和焊合室深度h对其挤压成形质量的影响。结果表明:当α在15°~45°时,型材悬臂处及空心部位四周分流桥下金属的流动速率较大,开始焊合的时间早,焊合历程长;当α增加到60°时,相应区域金属的流动速率明显降低,焊合推迟;在α达到90°时,该情况最为严重,焊合历程变短。α为45°时,模芯最大偏移量达到最小值0.045 mm。随着h的增加,焊合面静水压力最小值与上模最大等效应力及模芯最大偏移量均逐渐增大。综合考虑各因素的影响,确定该型材挤压模具的最佳焊合角和焊合室深度分别为45°与20 mm,并将其用于挤压模具设计,试模发现模拟结果与试模结果吻合较好,挤出型材的综合质量较高。     

等通道球形转角膨胀挤压工业纯铝的剧烈塑性变形行为（英文）

提出一种耦合强塑性应变与高静水压力于一体的新型剧烈塑性变形工艺——等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)。采用三维有限元数值模拟分析软件DEFORM-3D研究工业纯铝在ECAEE-SC变形过程中的塑性变形行为,分析材料流动、挤压载荷、等效应变和平均应力的分布规律,并与传统ECAE工艺进行比较。开展工业纯铝室温单道次ECAEE-SC变形验证实验,探讨材料显微组织和显微硬度的演变规律。结果表明,在ECAEE-SC变形过程中,材料内部处于理想的静水压力状态,挤压变形所需载荷较传统ECAE工艺时大幅增加。经单道次变形后,坯料内部累积塑性应变量达3.51且变形均匀性良好;工业纯铝晶粒得到显著细化,内部形成亚微米级等轴超细晶组织;材料显微硬度均匀分布,硬度值由初始铸态的HV 36.61提高到HV 70.20,增幅达91.75%。     

IN690合金管材热挤压对温度变化的研究

使用数值模拟Marc软件对高温合金管材热挤压进行了数值模拟,研究了挤压速度、挤压坯料初始温度、摩擦系数对管材挤压时坯料、挤压垫、挤压针的温度变化的影响。着重对挤压速度为40mm/s,摩擦系数为0.1,坯料初始温度为1000℃时的条件下的管材挤压进行了数值模拟,研究了挤压对相关零部件的温升情况。     

网格重构在铝合金空心型材分流模挤压过程数值模拟中的应用

采用作者等人开发的基于Deform-3D与Pro/Engineer的网格行重构技术,对典型大断面空心铝合金工业型材分流模挤压全过程(包括焊合过程)进行了模拟分析.结果表明,采用某企业的现行模具设计方案,挤压初始阶段,型材两侧焊合面率先产生焊合,中间部位焊合面的焊合相对滞后,导致挤出型材断面的中间位置金属流量不足,同时模芯出现弹性偏移,易造成壁厚超差;挤压稳态阶段,模孔附近型材的最高温度为520℃、焊合室内的静水压力约为A6005铝合金屈服强度的5～10倍、模芯弹性偏移量为0.43 mm,基本满足型材挤出温度、焊合质量及壁厚尺寸公差的要求.     

挤压速度对6063铝合金管材焊合强度的影响

通过建立6063铝合金多孔分流模挤压过程的三维有限元模型,研究不同挤压速度下挤压力、焊合面温度、焊合压力和材料有效应力等参数的演变规律及其对焊合质量的影响,建立预测铝合金方管焊合质量的评价模型,并采用膨胀实验验证模型的准确性。结果表明:随着金属流入分流孔、焊合室和定径带,挤压力逐渐增大并达到峰值,而后缓慢降低;随着挤压速度的增大,焊合面温度、焊合压力和有效应力逐渐升高,焊合质量系数k值逐渐降低。膨胀结果表明,最大载荷处的位移与k值呈正相关,说明所建立的k值模型具有较高的精度。     

锐角模具通道等径角挤压有限元分析

采用有限元模拟研究了1100Al锐角模具通道(φ=60°)等径角挤压时的坯料流动、等效应变、挤压应力以及速度分布.与φ=90°模具等径角挤压坯料相比,锐角模具通道等径角挤压可以在坯料内产生更大的等效应变,有助于提高挤压的效率;但挤压过程中在两通道相交外侧尖角处出现死区,由于死区的影响,坯料横截面上等效应变分布不均匀,挤出坯料下表面区域等效应变明显高于其他区域,同时,由于挤压应力明显上升,对挤压设备以及工模具提出更高的要求.因此,锐角模具通道等径角挤压比较适合于塑性较好、强度较低的材料.